Nitraat

Wanneer overtollige voedingsstoffen – zoals nitraat en fosfor – in een waterlichaam terechtkomen, zijn schadelijke algenbloei (HAB's) vaak het gevolg. Deze bloei kan gevaarlijke toxines produceren en een daling van opgeloste zuurstof veroorzaken, wat resulteert in vissterfte. Algenbloei in waterlichamen die dienen als drinkwaterbronnen zijn vooral problematisch.
Vanwege de gevaren van HAB's, zijn veel waterkwaliteitsmonitoringprogramma's gericht op het bepalen wanneer er sprake is van overmatige nitraatniveaus. Bekijk onze blogpost, HAB's|Everything You Need to Know, voor meer informatie.

Nitraat kan andere gezondheidsproblemen veroorzaken bij consumptie, vooral bij jonge kinderen. Blootstelling aan drinkwater met hoge nitraatgehaltes kan leiden tot methemoglobinemie, ook bekend als "blue baby syndrome." Deze aandoening treedt vaak op wanneer water met overmatig nitraat wordt gebruikt om zuigelingenvoeding te bereiden.
Fabrikanten van kant-en-klare zuigelingenvoeding kunnen verschillende methoden gebruiken om nitraat in hun product te meten, zoals de methode die beschikbaar is voor onze FS 3700 Automated Chemistry Analyzer.
Wanneer baby's nitraat binnenkrijgen, wordt het door bacteriën in de mond en maag omgezet in nitriet – de maag van een baby is minder zuur dan die van volwassenen. Nitriet bindt zich aan hemoglobine om methemoglobine te vormen, een speciaal type hemoglobine dat geen zuurstof aan cellen kan afgeven.
Het meest voorkomende symptoom van het 'blauwe babysyndroom' is een grijsblauwe kleur die zich ontwikkelt op de lippen van een kind. Deze kleur kan zich uiteindelijk verspreiden naar de rest van het lichaam en kan in de ernstigste gevallen leiden tot de dood.3
Ook volwassenen kunnen methemoglobinemie ontwikkelen en last krijgen van een verhoogde hartslag, zwakte, misselijkheid en zelfs de dood.

Naast nitraat kunnen er in het milieu ook andere chemische vormen van stikstof worden aangetroffen, zoals nitriet en ammoniak. De stikstofcyclus beschrijft hoe deze van de ene vorm in de andere transformeren. Wilt u meer weten over de stikstofcyclus? Bekijk dit overzicht van de stikstofcyclus van de University of Minnesota.
Een van de doelen van afvalwaterbehandeling is het verwijderen van stikstof om oververrijking van ontvangende wateren te voorkomen. Processen in de stikstofcyclus – met name nitrificatie en denitrificatie – spelen een cruciale rol bij het bereiken van dit doel.
Ammoniak wordt omgezet in nitriet en uiteindelijk nitraat via een proces dat nitrificatie heet. Dit proces vindt plaats met behulp van aerobe bacteriën – deze hebben zuurstof nodig om te overleven.

Nitriet en nitraat, gezamenlijk (NOx) genoemd, worden omgezet in stikstofgas en verwijderd uit afvalwater door een biologische reactie die bekend staat als denitrificatie. Dit proces vereist zeer lage opgeloste zuurstof (DO) en een voldoende toevoer van organische koolstof, dus nitraat- en COD/BOD/DOC-monitoring zijn cruciaal voor de controle van het denitrificatieproces.

Zoals eerder besproken, kunnen hoge nitraatniveaus HAB's aanwakkeren, wat resulteert in vissterfte. Maar heeft nitraat in water direct invloed op aquatische soorten wanneer er geen HAB aanwezig is?
De natuurlijke nitraatniveaus zijn relatief laag – 1 mg/L of minder – in sommige oppervlaktewateren.1 Op dit niveau is nitraat niet schadelijk, maar er kunnen schadelijke effecten op de gezondheid van waterdieren optreden wanneer de nitraatconcentratie te hoog wordt.
Eén onderzoek uitgevoerd door het Conservation Fund's Freshwater Institute onderzocht de effecten van chronische blootstelling van in aquacultuur gekweekte regenboogforel aan bescheiden niveaus van nitraat-stikstof (75 tot 100 mg/L). Resultaten suggereerden misvormingen en significante gedragsveranderingen in recirculerende aquacultuursystemen (RAS) op deze niveaus. Bekijk onze blogpost over dit onderwerp, Nitraatniveaus in aquacultuur kunnen gevaarlijker zijn dan u denkt.

Nitraatniveaus kunnen zich in een RAS ophopen als vissen ammoniak uitscheiden en biofiltratiesystemen dit omzetten in nitraat. Monitoring van nitraat kan aquacultuurmanagers helpen bij het informeren wanneer ze hun activiteiten moeten aanpassen. Dit kan het verhogen van de snelheid van wateruitwisseling, het toevoegen van een denitrificatie-eenheid of het verminderen van de voerbelasting omvatten.

Nitraat wordt vaak gebruikt als conserveermiddel voor spek, ham, salami en sommige kazen. Onderzoeken hebben het gebruik van nitraat gekoppeld aan de vorming van nitrosaminen, waarvan sommige kankerverwekkende stoffen zijn. Een manier waarop nitrosaminen kunnen ontstaan, is wanneer nitrieten – die op natuurlijke wijze in het lichaam worden omgezet uit nitraat – zich in de buurt van eiwitten bevinden; deze toestand wordt aangetroffen in eiwitrijke voedingsmiddelen zoals geconserveerd vlees. Wanneer geconserveerd vlees op hoge temperaturen wordt gekookt, is het gemakkelijker voor nitrosaminen om zich te vormen.
While nitrate's use as a preservative receives a considerable amount of attention, humans receive very little of their dietary nitrate intake from processed meat – only about 5%. Most of the dietary nitrate (>80% van ons lichaam komt uit groenten. Bladgroenten bevatten vaak hoge concentraties nitraat.
In plaats van toegevoegd te worden als conserveermiddel, verkrijgen groenten nitraat uit de grond waarin ze groeien, waarbij groenten die groeien in grond die verrijkt is met meststoffen hogere niveaus hebben dan biologische producten.5 Nitraten in groenten vormen minder snel nitrosaminen, omdat ze geen eiwitrijke voedingsmiddelen zijn. Groenten bevatten ook verbindingen (bijv. vitamine C en polyfenolen) die helpen de kans op nitrosaminevorming te minimaliseren.
Nitraat in groenten kan gunstig zijn, omdat nitraat gekoppeld is aan de productie van stikstofoxide. Dit gas kan onder andere de bloeddruk verlagen en helpen infecties te bestrijden. 6 Eén ding om op te merken: hoewel het mogelijk is om zoveel nitraat uit groenten te halen dat methemoglobinemie kan ontstaan, is het zeer onwaarschijnlijk dat dit gebeurt.
Naast de invloed van nitraat op het menselijk lichaam, is er nog een reden om het nitraatgehalte in groenten te controleren: om de bemesting en de oogsttijd te optimaliseren. De nitraatconcentratie in bladgroenten kan namelijk gedurende de dag fluctueren.
Dus, hoe worden nitraatgehaltes gemeten in voedsel? Sommige relatief goedkope methoden die we in de volgende sectie behandelen – met name colorimetrische en potentiometrische methoden – kunnen worden gebruikt voor nitraatanalyse, zolang er een waterige oplossing wordt gecreëerd. Een procedure voor het voorbereiden van een monster voor analyse is het mengen van in de oven gedroogde bladmonsters met aluminiumsulfaat-extractieoplossing.